Đánh giá công nghệ wimax và định hướng phát triển ở việt nam,luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật chuyên ngành kỹ thuật điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI H I NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM Mã số : 60.52.70 Người hướng dẫn : TS Trần Quốc Thịnh Học viên thực : Nguyễn Văn Dũng Lớp : Cao học K12 Tp.Hồ Chí Minh- Năm 2007 Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học LỜI MỞ ĐẦU Bên cạnh bùng nổ công nghệ thông tin (công nghệ nano, mạng Internet) với trình duyệt web: Internet Explorer, thư điện tử, truyền File mạng, năm gần đây, thơng tin di động mạng máy tính khơng dây phát triển nhanh chóng Mạng khơng dây bước tiến lớn ngành máy tính Năm 2006, hàng chục triệu thiết bị WiFi tiêu thụ dự báo năm có khoảng 100 triệu người sử dụng Con đường phát triển công nghệ từ quy mô hẹp phạm vi lớn thực bắt đầu cách năm Hiện giới có tới khoảng 70% thị phần khách hàng sử dụng dịch vụ vô tuyến dùng cơng nghệ FDMA, GSM, CDMA Do việc chuyển từ mạng sang mạng NGN, WCDMA (3G) WiMAX tương lai điều tất yếu Công nghệ WiMAX đáp ứng dung lượng lớn, tốc độ truyền liệu cao, phạm vi phủ sóng rộng chất lượng dịch vụ tốt kể khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa nơi dân cư đơng đúc khó triển khai hạ tầng sở mạng dây dẫn băng rộng Nhờ sử dụng công nghệ OFDM mà Wimax khắc phục nhược điểm truyền sóng vơ tuyến tín hiệu thu bị che khuất khơng có tầm nhìn thẳng Luận văn ‘Đánh giá công nghệ WiMAX định hướng phát triển Việt Nam’, giúp cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng Việt Nam có nhìn sâu công nghệ Wimax, nhận ưu điểm khuyết điểm trình triển khai thực tiễn tương lai Nội dung đề tài gồm chương phân bố sau Chương TỔNG QUAN VỀ WIMAX Nội dung chương Tác giả muốn giới thiệu khái quát WiMAX cơng nghệ mà sử dụng Qua giúp cho người đọc nắm định nghĩa, tầm quan trọng ưu điểm WiMAX Bên cạnh Tác giả giới thiệu tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cho Wimax cố định 802.16e cho Wimax di động Chương LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ OFDM GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học Trong chương này, Tác giả tập trung chủ yếu vào nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) để tìm ưu, khuyết điểm kỹ thuật áp dụng cho giao tiếp vô tuyến mạng WiMAX Chương ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN WIMAX TẠI VIỆT NAM Trong chương này, Tác giả đánh giá tình hình triển khai thử nghiệm Wimax giới Việt Nam Qua thấy khó khăn thuận lợi triển khai thực tiễn Việt Nam Tác giả đưa số yêu cầu mục tiêu bước chuyển đổi để xây dựng mạng WiMAX dựa hạ tầng sở mạng viễn thông Việt Nam Tác giả nêu lên vấn đề bảo mật mạng truyền thông TCP/IP chất lượng mạng WiMAX qua thiết lập gọi thoại hiệu suất băng tần Vấn đề vận hành khai thác mạng WiMAX mơ hình triển khai mạng WiMAX hãng Siemens Tác giả đề cập đến Đề tài tập trung nghiên cứu chủ yếu vào tiêu chuẩn 802.16-2004 (dùng công nghệ OFDM) sử dụng cho mạng WiMAX cố định Đây tảng cho hướng nghiên cứu tiêu chuẩn 802.16e-2005 (dùng công nghệ SOFDMA) áp dụng cho WiMAX di động Do thời gian có hạn phạm vi nghiên cứu đề đài rộng, với tiêu chuẩn tiêu chuẩn giai đoạn chứng nhận chuẩn chung giới, nên luận văn tránh khỏi sai sót hạn chế Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến q thầy/cơ quí bạn đọc cho luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Quốc Thịnh người thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt q trình hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy, cô Bộ môn Kỹ thuật viễn thông thầy, cô Khoa Sau đại học-Trường Đại học Giao thông vận tải giúp đỡ đào tạo em suốt trình học tập trường Tp.HCM tháng 11 năm 2007 Nguyễn Văn Dũng GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học MỤC LỤC Trang Lời mở đầu……………………………….…………………….… .…… .00 Mục lục …………………………………………… ………….…… … … 00 Danh mục từ viết tắt…………………………………….… ….…… … 00 Danh mục hình vẽ 00 Chương TỔNG QUAN VỀ WIMAX………………………… ……….… 01 1.1 Giới thiệu Wimax ………….…………….……………… ……….… 01 1.2 Các chuẩn Wimax … ……… ……………………… ……….….05 1.3 Giới thiệu kỹ thuật điều chế OFDM …………………… … .11 1.4 Ưu điểm tầm quan trọng Wimax….…………………… … … 23 1.5 Khái quát chung số công nghệ đa truy nhập …………… … … 26 1.6 Giới thiệu công nghệ VOIP…………………… …………… … .… 29 Kết luận …………………… ……………… 31 Chương LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ OFDM… ………… ……… 32 2.1 Kỹ thuật điều chế OFDM.….…………….………………… … 32 2.2 Kỹ thuật giải điều chế tín hiệu OFDM.……………………… … … …47 2.3 Phổ tín hiệu OFDM………… ……………………… … … …… 52 2.4 Quá trình thu phát tín hiệu hệ thống OFDM…….…… …… 55 2.5 Các ứng dụng OFDM kỹ thuật viễn thông ………… …… 57 Kết luận …………………… ……………… .… 65 Chương ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN WIMAX TẠI VIỆT NAM… 66 3.1 Tình hình phát triển Wimax giới….……………………… 66 3.2 Tình hình thử nghiệm phát triển Wimax Việt Nam …… … …75 3.3 Chất lượng dịch vụ khai thác mạng Wimax.…………… ….… … 78 3.4 Định hướng phát triển công nghệ Wimax Việt Nam… ……… 91 3.5 Mơ hình triển khai Wimax Siemens……… ……………… 96 Kết luận .……………………………… ……… .………112 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 113 GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………… ………………… … 114 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT µm Micrometre (10 -6 m) µs Microsecond (10 -6 s) 2G Second Generation mobile phone system 3G Third Generation mobile phone system 4G Fourth Generation mobile phone system AC Alternating Current (Frequency above Hz) ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AM Amplitude Modulation APR Access Point Repeater ASK Amplitude Shift Keying AWGN Additive White Gaussian Noise b/s/Hz Bits per second per hertz (unit of spectral efficiency) BER Bit Error Rate Bps Bits per second BPSK Binary Phase Shift Keying BS Base Station CD Compact Disc CDMA Code Division Multiple Access CF Crest Factor (peak to average power ratio of the RF envelope) CP Cyclic Prefix CPE Custummer Premies Equipments DAB Digital Audio Broadcasting Db Decibel (ratio in log scale) DBc Decibel relative to main signal power dBm Decibel relative to milliwatt GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học DC Direct Current (0 Hz) DDS Direct Digital Synthesiser DFT DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DVB Digital Video Broadcasting – Terrestrial EBNR Energy per Bit to Noise Ratio DFT Discrete Fourier Transform DMT Discrete Multi-Tone DPSK Differential Phase Shift Keying DSBSC Double Side Band Suppressed Carrier DS-CDMA Direct Sequence Code Division Multiple Access DSL Digital Subcriber line DSP Digital Signal Processing DSSS Direct Sequence Spread Spectrum DVB Digital Video Broadcasting DVB-C Digital Video Broadcasting – Cable DVB-S Digital Video Broadcasting – Satellite DVB-T FDD Frequency Division Duplex FDM Frequency Division Multiplexing FEC Forward Error Correction FFT Fast Fourier Transform FFT Fast Fourier Transform FIR Finite Impulse Response (digital filter) FM Frequency Modulation Fs Sample Frequency FSK Frequency Shift Keying FTP File Transfer Protocol GA Genetic Algorithm GHz Gigahertz – 10 Hz GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học GMSK Gaussian Minimum Shift Keying GSM Global System for Mobile communications HDTV High Definition Television HiperMAN HLR HO High Performance Mertopolitan Area Network Home Location Register Handoff or Handover Hz Hertz (cycles per second) ICI Inter-Carrier Interference IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE802.11a WLAN standard (U.S.) based on OFDM, with a maximum data rate of 54Mbps Similar to HiperLAN2 IEEE802.11b WLAN standard (U.S.) based on DSSS, with a maximum data rate of 11Mbps IF Intermediate Frequency IFFT Inverse Fast Fourier Transform IMD Inter-Modulation Distortion IP Internet Protocol IQ Inphase Quadrature IS-95 Mobile phone standard using CDMA transmission method ISI Inter Symbol Interference ISM Industrial Scientific Medical JCU James Cook University K Kelvin Kbps Kilo bits per second (10 bps) KHz Kilohertz – 10 Hz Km Kilometer (10 m) Lambda RF wavelength LO Local Oscillator GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học LOS Ligth of Sight M Metre MAC Media Access Control Mbps Mega bits per second (10 bps) MHz Megahertz – 10 Hz MIMO Multiple Input Multiple Output MPEG Moving Picture Experts Group (Video compression standard) MPLS Multi-Protocal Label Switching NF Receiver Noise Figure NLOS Non Ligth of Sight OBO Output power BackOff ODU Out Door Unit OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplex Access PAPR Peak to Average Power Ratio PC Personal Computer PDA Personal Digital Assistant PM Phase Modulation Pi = 3.14159265 … PLL Phase Locked Loop PM PRC Peak Reduction Carriers PRS Pseudo Random Sequence PSK Phase Shift Keying QAM QoS QPSK Quadrature Amplitude Modulation Quanlity of Service Quadrature Phase Shift Keying RC Raised Cosine (Guard Period) RF Radio Frequency GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học RMS Root Mean Squared SFN Single Frequency Network SHARC Super Harvard ARChitecture, Digital Signal Processor by Analog Devices) SIR Signal to Interference Ratio SLA SME SMSC SNR SOHO Service Level Agreement Small and medium enterprises Short Message Service Center Signal to Noise Ratio Small Office and Home Office SSB Single Side Band SSPA Solid State Power Amplifier TDD Time Divission Duplex TDM Time Division Multiplexing TDMA Time Division Multiple Access TWTA Travelling Wave Tube Amplifier UE User Equipment UMTS Universal Mobile Telecommunications System VoIP Voice over Internet Protocol VSB Vestigal Side Band W Watt (energy per unit time, one joule per second) W-CDMA Wide-band Code Division Multiple Access WiFI Wireless Fidelity WiMAX Worlwide Interoperability for Microwave Access WIP Wireless Independent Provider WLAN Wireless Local Area Network WLL Wireless Local Loop GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVTHN Luận văn tốt nghiệp cao học DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cấu trúc mạng Wimax Hình 1.2 : Các Phase phát triển Wimax Hình 1.3 : So sánh Wi-Fi Wimax Hình 1.4 : Sự đời trình phát triển chuẩn 802.16 Hình 1.5 : Lưới thời gian tần số OFDM 12 Hình 1.6 : Đa đường dẫn điều kiện kết nối NOLS 13 Hình 1.7 : Cấu trúc Symbol OFDM, ISI khoảng bảo vệ 13 Hình 1.8 : OFDM OFDMA giảm thiểu nhiễu việc chia tín hiệu thành nhiều sóng mang phụ 14 Hình 1.9 : Trực giao sub-carrier OFDM miền tần số 14 Hình 1.10 : FDM thông thường OFDM 16 Hình 1.11 : OFDM OFDMA 18 Hình 1.12 : Hướng lên OFDM OFDMA 18 Hình 1.13 Các dịch vụ ứng dụng Wimax 25 Hình 1.14 : So sánh kỹ thuật đa truy nhập 28 Hình 1.15 Cấu trúc VoIP mạng IP 30 Hình 2.1 : Điều chế đa sóng mang trực giao 32 Hình 2.2: Mật độ phổ lượng hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang 32 Hình 2.3 : mật độ phổ lượng hệ thống đa sóng mang 33 Hình 2.4 : Phổ lượng tín hiệu điều chế đa sóng mang trực giao OFDM 35 Hình 2.5 : Phổ tín hiệu kênh 35 GVHD : TS Trần Quốc Thịnh SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học b- Tốc độ liệu cao thời điểm WayMax hỗ trợ điều chế BPSK, QPSK, 16QAM 64QAM, đồng thời cung cấp phương pháp điều chế mã hóa phù hợp với nơi sử dụng WayMax bảo đảm điều kiện đường truyền tốt với tốc độ truyền cao cách lựa chọn cách tối ưu chế độ vật lý tốt đường xuống xác định kiểu điều chế, phương pháp mã hóa, cơng suất phát kênh truyền nhỏ kết hợp vào CPE đường lên c- Công suất không gian tốt WayMax đưa công suất phổ hàng đầu việc cung cấp tốc độ liệu cao Khả trở kháng đa đường kỹ thuật OFDM cho phép hoạt động điều kiện NLOS, điều cho phép sử dụng phổ tốt đạt tốc độ liệu cao 25Mbps kênh truyền đơn MHz Ngồi ra, WayMax cịn sử dụng kỹ thuật PHS (Payload Header Suppression) cho phép nối, phân mảnh đóng gói gói liệu Các tính này, kết hợp với việc hỗ trợ giao thức ARQ (Automatic Repeat Request), làm cho việc truyền tiếng nói liệu đáng tin cậy hiệu d- Khơng lãng phí băng thông Số lượng phổ phương pháp duplex cấp cho ứng dụng truy cập không dây băng rộng (BWA) thay đổi quốc gia Do để có linh hoạt nhất, kích thước kênh RF sector cấu hình từ 1.75MHz đến 14MHz (mỗi bước nhảy 250KHz) WayMax quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến cách tối ưu cách cấp phát động công suất vô tuyến cho CPE hoạt động với QoS bảo đảm tùy theo thỏa thuận mức độ dịch vụ e- Dễ dàng kết hợp với mạng lưới có sẵn WayMax coi phần khơng thể thiếu mạng lưới hoạt động tảng IP nhờ có tập hợp IP hồn chỉnh dịch vụ ứng dụng Ethernet WayMax hỗ trợ VLAN, Ethernet, IP thông qua việc truyền tải lưu lượng Ethernet Điều cho phép nhà cung cấp dịch vụ thực mạng riêng ảo VPN để kết hợp với truy cập mạng cục bộ, giao thức truyền liệu TFTP (Trivial File Transfer Protocol) ứng dụng khác dựa IP Nhà cung cấp dịch vụ tối ưu việc cấp địa IP cung cấp dịch vụ bảo mật cách thực giao thức GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 101 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học f- Chất lượng dịch vụ (QoS) bảo đảm Dịch vụ QoS theo tiêu chuẩn IEEE802.16 thực theo loại dịch vụ khác nhau: Không gián đoạn (hay liên tục), hỏi vòng real-time, hỏi vòng non-real-time dịch vụ tối ưu WayMax hỗ trợ tất dịch vụ kể Những dịch vụ sử dụng thông số QoS tốc độ liệu đỉnh (PDR), tốc độ liệu đảm bảo (GDR), ưu tiên người sử dụng (mức độ dịch vụ) cấu hình tảng dịch vụ tách biệt hoàn toàn đường lên đường xuống Một chức báo hiệu cho luồng thông số lưu thông dịch vụ cho phép thiết lập QoS động hỗ trợ Các thông số QoS luồng dịch vụ thay đổi động sở kết nối tin báo hiệu dịch vụ động g- Hỗ trợ đa dịch vụ Các gói thơng tin đến từ lớp cao phân loại dựa điểm khác luồng lưu thông IP/Ethernet trường ToS IP header trường lưu thơng ưu tiên (IEEE802.1p) khung VLAN Do WayMax phân biệt dịch vụ duyệt web, VoIP, Video Streaming với khả sếp loại vào dịch vụ khác giao tiếp vô tuyến Kỹ thuật lập danh mục giải thuật hàng đợi tiên tiến WayMax cho phép đo đạc QoS theo ý muốn luồng dịch vụ cách cấp cho lưu thông hàng độ trễ ưu tiên đệm khác h- Quản lý mức độ dịch vụ (GoS) Nhiều nhóm người sử dụng (Platinum, Gold, Silver, Bronze ) xác định tùy theo thỏa thuận mức độ dịch vụ khác quy định nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng WayMax cung cấp QoS thích hợp cách gán cho người sử dụng mức độ ưu tiên khác Tối đa có mức độ ưu tiên cấp cho loại dịch vụ Hai dịch vụ giống hệt tất thơng số QoS khác dịch vụ có độ ưu tiên cao cấp độ trễ độ ưu tiên đệm cao Khả quản lý ưu tiên hỗ trợ tách biệt đường lên đường xuống k- Khả phát triển vô hạn Hiện nước giới cấp băng tần cho Wimax hoàn tồn khơng giống Do cấu trúc phần cứng WayMax dự phòng kệ indoor cho GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 102 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học l- Đầu tư bước WayMax thiết kế phát triển leo thang về: số lượng sector, công suất sector dịch vụ CPE Khả có tối đa sector, 16.000 dịch vụ trạm gốc làm cho trạm gốc WayMax trở thành giải pháp phù hợp với mong muốn lưu thông tương lai Hơn khả hỗ trợ 16 dịch vụ khác CPE với mức độ QoS khác cho phép nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ nhiều tầng tăng tối đa doanh thu m- Chi phí backhaul thấp Trạm gốc WayMax nhằm mục tiêu giảm tối thiểu chi phí backhaul tổng đài cách cung cấp phạm vi rộng giao tiếp giải pháp backhaul Khe CSU sử dụng Ethernet, PDH hay SDH giao tiếp vật lý để thích nghi tốt với mơi trường truyền dẫn có sẵn n- Các dịch vụ bảo mật WayMax có lớp riêng để thực nhận thực, thay đổi khóa mã hóa gói thơng tin theo tiêu chuẩn IEEE802.16 Quá trình nhận thực (Authentication) thiết bị dựa X.509 để xác định công nhận thiết bị q trình mã hóa thực theo giao thức tiêu chuẩn IEEE Các giao thức nhận thực người dùng UAM (Universal Access Method) PKM (IEEE-compliant Personal Key Management) hỗ trợ m- Các đặc điểm trạm gốc WayMax • Kết hợp IEEE802.16-2004 WiMAX • Nâng cấp liên tục lên IEEE802.16e SOFDMA • Có thể cấu hình mềm kênh RF (từ 1.75 đến 14MHz) • Cấu trúc linh động (chia thành phần indoor/outdoor) • Phạm vi hoạt động cao (đường xuống công suất cao 35dBm, đường lên phân chia RX chia nhỏ kênh truyền) • Giải pháp phân tập RX hiệu suất cao (tích hợp vào ODU) • Dự phịng cấp sóng mang (tất đơn vị bảo vệ) • Dự phịng chuỗi radio hiệu suất cao (N:1) GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 103 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học • Ln có điều kiện vơ tuyến tốt tốc độ liệu cao (chế độ PHY thích hợp điều khiển cơng suất) • Hỗ trợ QoS đảm bảo đa dịch vụ dựa thỏa thuận mức ưu tiên dịch vụ người dùng (các lớp dịch vụ phương pháp phân loại lưu thơng IP/Ethernet theo tiêu chuẩn) • Đồng cấp sóng mang (GPS, đồng bên ngồi) • Kết hợp liền mạch với mạng lưới có sẵn (khái niệm mạng đơn giản) • Kết hợp liền mạch với tảng AAA có sẵn (Nhận thực người dùng) p- Thiết bị CPE (Customer Premises Equipment) Nhu cầu truy cập âm thanh, hình ảnh dịch vụ liệu tốc độ cao lúc, nơi ngày trở nên quan trọng WayMax đáp ứng nhu cầu cách cung cấp cho người sử dụng doanh nghiệp nhiều CPE khác phù hợp với nhu cầu khác nhau: • WayMax Residential (hồn tồn indoor, tự cài đặt) thiết kế cho người dùng nhà SOHO (Small Office, Home Office) • WayMax Business (hoàn toàn outdoor) thiết kế cho người sử dụng kinh doanh người sử dụng loại “Gold” Mọi thiết bị điều khiển từ xa bảo dưỡng hệ thống Seimens NetViewer O&M WayMax Residential WayMax Residential giải pháp lý tưởng cho nhu cầu truy cập Đây thiết bị hoàn toàn indoor, tự cài đặt cung cấp dịch vu truy cập không dây băng rộng cho người dùng nhà văn phòng vừa nhỏ (SOHO) WayMax Residential hoạt động môi trường NLOS, bên mái nhà WayMax Residential cung cấp giao tiếp với thiết bị người sử dụng trình xử lý RF bo mạch riêng Bo mạch cấp nguồn thông qua đơn vị cung cấp nguồn Đầu nối RF WayMax Residential kết nối với nhiều loại anten (anten omni, desktop, window, hay anten ngoài) tùy thuộc vào cách sử dụng điều kiện vô tuyến a- Ưu điểm WayMax Residential - Hoạt động tốc độ cao : WayMax Presidential cung cấp sở hiệu cho dịch vụ internet/intranet tốc độ cao loại dịch vụ thoại dịch vụ thời gian thực Hệ thống cung cấp cho thuê bao khả truy cập nhanh chóng vào dịch vụ GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 104 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học - Tự cài đặt WayMax Residential kết nối với thiết bị đầu cuối hoạt động hầu hết hệ điều hành, ứng dụng trạng thái mà không cần thay đổi - Nhiều chủng loại phù hợp với nhu cầu WayMax Residential bao gồm phiên khác nhau: • WayMax Residential Modem: cung cấp điểm cuối không dây hệ thống WayMax vị trí thuê bao, kết nối với thiết bị người sử dụng tiêu chuẩn Ethernet 10/100 BaseT • WayMax Residential Multi-User: giải pháp hoàn hảo cho truy cập nhiều người nơi có nhu cầu chia băng thơng nhiều người sử dụng khác Phiên trang bị nhiều cổng Ethernet 10/100 BaseT, giao tiếp POTS tùy chọn điểm truy cập Wi-Fi (IEEE802.11) cho th bao indoor WayMax Residential Multi-User có hình dạng thiết kế giống với WayMax Residential Modem • WayMax Residential Portable Modem: phiên nhỏ công suất thấp WayMax Residential Modem có pin gắn thẻ SIM thích hợp với ứng dụng di động b- Các đặc điểm WayMax Residential • Khả kết nối Ethernet, POTS, Wi-Fi • QoS nhiều cấp thông qua khả phân loại lưu thông quy định SLA • Khả cấu hình, quản lý nâng cấp phần mềm từ xa • Hồn tồn indoor, tự động cài đặt, hình dạng nhỏ • Hoạt động mơi trường NLOS • Nhiều tùy chọn anten (omni, desktop, hay anten trời độ lợi cao) Hình 3.19: WayMax Residential GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 105 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học WayMax Business WayMax Business giải pháp tốt cho SME, SOHO người dùng nhà dạng “Gold” Là thiết bị hoàn tồn outdoor, WayMax Business tích hợp anten độ lợi cao để tăng tối đa phạm vi cell tăng chất lượng dịch vụ môi trường truyền khác Đơn vị outdoor có chi phí lắp đặt thấp, nhanh chóng, đơn giản độ tin cậy cao Nó kết nối với hộp đầu nối indoor cáp nhiều lõi Khả kết nối Ethernet hộp đầu nối cho phép kết hợp với nhiều loại thiết bị LAN khác WayMAX Business a- Ưu điểm kỹ thuật Các dịch vụ cao cấp WayMax Business cung cấp sở đáng tin cho dịch vụ real-time non-real-time dịch vụ TDM Hệ thống cung cấp cho thuê bao chức mạng khả bảo mật tiên tiến QoS tốt điều kiện vô tuyến Do cấu trúc phân chia indoor-outdoor, phần outdoor WayMax Business dễ dàng lắp đặt mái nhà, nơi có tín hiệu vơ tuyến mạnh nhiều Anten độ lợi cao bảo đảm tăng khả đường truyền 18dBi Hơn nữa, tín hiệu khơng bị suy hao khơng phải xun vào tịa nhà Do đó, WayMax Business bảo đảm tốc độ liệu cao QoS tốt b- Các đặc điểm WayMax Business • Hồn tồn outdoor với hộp đầu nối indoor • Tích hợp anten độ lợi cao (khơng suy hao feeder) • Chức định tuyến tiên tiến • Sử dụng cáp drop đơn cho giao tiếp nguồn th bao • Hoạt động mơi trường NLOS GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 106 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học • QoS nhiều cấp thông qua khả phân loại lưu thơng quy định SLA • Khả kết nối Ethernet, giao tiếp TDM tùy chọn • Khả cấu hình, quản lý nâng cấp phần mềm từ xa Thông số kỹ thuật WayMax Tiêu chuẩn Giao tiếp vô tuyến IEEE802.16-2004 OFDM 256FFT Nâng cấp liên tục lên IEEE802.16e SOFDMA (Scalable OFDMA) OFDM 1024FFT QoS Các lớp dịch vụ Tối ưu, hỏi vòng real-time/non-real-time, liên tục Tốc độ liệu đỉnh Thiết lập tùy theo dịch vụ, phân chia đường lên/đường xuống Tốc độ liệu bảo đảm Thiết lập tùy theo dịch vụ, phân chia đường lên/đường xuống Độ ưu tiên người dùng Thiết lập tùy theo dịch vụ, phân chia đường lên/đường xuống Tần số vơ tuyến Dải tần 3.4 ÷ 3.8 GHz Chế độ duplex trạm gốc WayMax FDD, TDD Chế độ duplex Residential Business WayMax Haft-FDD (H-FDD), TDD Điều chế sóng mang phụ Tương thích 64QAM Kích thước kênh RF 1.75 ÷ 14MHz cấu hình phần mềm BPSK, QPSK, 16QAM, Công suất phát đầu nối anten Tối đa 35 dBm trạm gốc WayMax Công suất phát đầu nối anten Tối đa 27 dBm WayMax Residential Business Độ nhạy 1.75MHz/3.5MHz thu @ -103/-100 dBm ÷ -85/-82 dBm Trạm gốc WayMax Mạng GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 107 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học Tốc độ giao tiếp mạng (Mbps) 10/100/1000 Base T Phân loại gói Layer2 IEEE802.1p; Layer3 IPDSCP Hoạt động Số sector Tối đa (Bảo vệ 4+1) Công suất mạng tối đa (UL+DL) 320 Mbps Số lượng dịch vụ đồng thời tối đa 16.348 Chất lượng Môi trường ETSI EN 300 019 Phát tán nhiễu âm ETSI EN 300 753(6) class 3.1 Business Radio ETSI EN 300 021 EMC ETSI EN 300 489 An toàn ETSI EN 60950 Nguồn cung cấp ETSI EN 300-132 Cơ khí & điện Kích thước giá (HxWxD) 405x435x258 mm Cơng suất tiêu thụ tối đa trạm gốc 470W sector Nhiệt độ hoạt động phần indoor 00C ÷ +450C Nhiệt độ hoạt động phần outdoor -330C ÷ +550C WayMax CPE Mạng Giao tiếp liệu Residential Modem WayMax 10/100 Base T Giao tiếp liệu WayMax Business 10/100 Base T, E1/T1 (tùy chọn) Phân loại gói Layer2 IEEE802.1p; Layer3 IPDSCP Các chức mạng NAPT, DHCP, PPPoE Hoạt động Số lượng dịch vụ đồng thời tối đa 16 Tốc độ liệu trì tối đa 30 Mbps (UL+DL) Tiêu chuẩn chất lượng Môi trường ETSI EN 300 019 Phát tán nhiễu âm ETSI EN 300 753(6) class 3.1 Office GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 108 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học Radio ETSI EN 300 021 EMC ETSI EN 300 489 An toàn ETSI EN 60950 Ghi nhãn CE EU 1999/5/EC Bảo vệ môi trường Chỉ thị WEEE Eco, 2002/95/EC (RoHS) Nguồn cung cấp ETSI EN 300-132 Cơ khí & điện Kích thước WayMax Residential 150x140x50 mm (HxWxD) Kích thước phần outdoor WayMax 160x160x60 mm Business (HxWxD) Công suất tiêu thụ tối 25W Nhiệt độ hoạt động WayMax 00C ÷ +400C Residential Nhiệt độ hoạt động WayMax -330C ÷ +550C Business Nguồn cung cấp 100-240 VAC; 50-60Hz Các cấu hình kết nối thiết bị WayMAX Siemens Back-end User DB Integration Billing WayMAX Residential CPE WIP AGW Public Internet WayMAX Basestation WayMAX Business VoiceGW Backhauling GbEth User Equipm and Applications WiMAX (WayMAX) Radio Access : BS and CPE PSTN Backhauling and Integration in Back-end (e.g user Authentication charging/billing) Hình 3.20 Cấu trúc kết nối WayMAX GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 109 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học 10/100 BT Coverage Test WayMAX Residential Modem IP Router customer 10/100 BT Access Switch Internet / Intranet WayMAX Basestation FTP/Vide UE and Applications WiMAX Radio Access : BS and TS DHCP Managed IP Network and Applications Hình 3.21 Cấu hình kết nối WayMAX Voice Internet Voice Video Data Data Video Data Voice PSTN Voice WayMAX Residential Video Data Video WayMAX IP “managed” Base Station network Applic Srvs Air Gb Eth Server Farm Interface Interface End-User Interface Hình 3.22 Các lớp giao tiếp hệ thống WayMAX GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 110 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học Hình 3.23 Hệ thống giám sát khai thác WayMAX (NetViewer) GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 111 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học KẾT LUẬN Kỹ thuật Wimax dựa tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 chuẩn giao tiếp Air Interface, phiên thử nghiệm thành công tháng 12/2005 số nước giới Tuy nhiên chuẩn áp dụng cho Wimax cố định Mobile Wimax áp dụng chuẩn 802.16e-2005, sử dụng kỹ thuật OFDMA Fix Wimax cải thiện chất lượng dịch vụ nhiễu đa đường tượng NLOS gọi SOFDMA (Scalabel OFDMA) Mobile Wimax hỗ trợ đặc tính handoff (chuyển vùng) thiết bị đầu cuối (UE), cung cấp băng thông kênh từ 1.25MHz ÷ 20Mhz băng tần hệ thống 2.3Ghz, 2.5Ghz 3.3Ghz Qua chương thấy tình hình triển khai thử nghiệm Wimax Việt Nam giới Nhìn chung kết khả quan việc cung cấp dịch vụ Wimax thời gian tới chắn xảy Tuy nhiên việc đưa sản phẩm thị trường thời gian qua có chậm lại tính hợp chuẩn chưa thơng qua, bên cạnh thiết bị đầu cuối cịn q đắt cộng với cẩn trọng, dè dặt nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng nước Qua phần trình bày tác giả muốn gửi đến nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Việt Nam thấy khó khăn thuận lợi triển khai Wimax, thấy tầm quan trọng hàng đầu Wimax vấn đề bảo mật chất lượng dịch vụ Đồng thời tác giả giới thiệu cho biết tổng quan mơ hình triển khai Wimax Siemens Hiện Việt Nam cố gắng nỗ lực trở thành nước châu lục cung cấp dịch vụ Wimax, mà tiên phong VNPT Kết thử nghiệm thành công Wimax cố định Lào Cai, chuẩn bị thử nghiệm Wimax di động hai thành phố lớn Hà Nội Tp.HCM, cho thấy việc triển khai Wimax Việt Nam trở thành thực Tóm lại qua đề tài Đánh giá công nghệ Wimax định hướng phát triển Việt Nam, giúp cho bạn đọc, nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng Việt Nam có nhìn sâu hệ thống Wimax, nắm tình hình thử nghiệm triển khai Wimax Việt Nam giới, thấy ưu điểm tầm quan trọng xu phát triển chung hệ thống viễn thông giới, đặc biệt lĩnh vực truy cập vô tuyến băng rộng tốc độ cao Bên cạnh tác giả muốn gửi đến nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Việt Nam số nhận định, đánh khó khăn thuận lợi triển khai hệ thống Wimax Việt Nam Để từ giúp họ đưa kế họach triển khai Wimax cách phù hợp chắn GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 112 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI Do thời gian kiến thức có hạn, mà phạm vi nghiên cứu đề đài lại rộng, bên cạnh tiêu chuẩn tiêu chuẩn giai đoạn nghiên cứu chờ chứng nhận hợp chuẩn giới Do đề tài tập trung nghiên cứu chủ yếu cho tiêu chuẩn 802.16-2004 (dùng công nghệ OFDM) sử dụng cho mạng Fix Wimax Đề tài chưa sâu vào nghiên cứu cơng nghệ OFDMA (hay SOFDMA) dùng cho Mobile Wimax Vì hướng nghiên cứu đề tài tiêu chuẩn 802.16e-2005 (dùng công nghệ SOFDMA) áp dụng cho mạng Mobile WiMAX Hiện chuẩn 802.16e với kỹ thuật điều chế SOFDMA, tổ chức quốc tế chứng nhận dùng cho Mobile WiMAX, sản phẩm thử nghiệm dịch vụ vô tuyến băng rộng di động tiến hành số quốc gia giới SOFDMA dựa tảng cơng nghệ OFDM có nhiều ưu điểm trội OFDM Ưu điểm quan trọng SOFDMA ln giữ cho khoảng cách tần số sóng mang ln ln khơng đổi hệ thống băng thơng khác Do số lượng sóng mang thay đổi thích ứng (scale hay scalability) tùy theo kích thước băng thơng hệ thống Bên cạnh hệ thống SOFDMA có khả chuyển vùng mềm áp dụng cho đường lên đường xuống (từ trạm gốc đến máy di động từ máy di động đến trạm gốc) Do việc nghiên cứu cơng nghệ SOFDMA mang lại lợi ích thiết thực cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tương lai GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 113 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO • Tiếng việt 1- Bài giảng Hệ thống truyền số, TS Trần Quốc Thịnh 2- Bài viết OFDM KS.Ðặng Quang Hiếu - Tạp chí Điện tử trẻ - ĐHBKHN 3- Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM, TS Nguyễn Văn Đức; ĐHBK Hà Nội 4- Tạp chí Bưu Viễn Thơng Cơng nghệ thơng tin kỳ 1,2,3,4 /2006 1,2,3/2007 Bộ Bưu Viễn thơng • Tiếng anh 1- Bussiness case Models for Fixed Broadband Wireless Access based on WiMAX technology and the 802.16 standard, Oct-2004, Wimax Forum 2- Fixed, normadic, portable and mobile applications for 802.16-2004 and 802.16e WiMAX network; Nov – 2005; WiMAX Forum 3- Siemens WiMAX solution 4- WayMax system introduction; Dec, 2004, 5- WayMAX usage Scennarios – Nov – 2005 6- WayMAX network solution – Jan – 2006 7- VoIP service with WayMAX access; Sept 2005 8- Mobile_WiMAX_Part1_Overview_and_Performance; August – 2006 9- Mobile_WiMAX_Part2_Comparative_Analysis, August – 2006 10- Network Convergence for the Provision of IN services in the Internet by Stephane Nicoll Namur Institut d’Informatique 11- Implementation of Signaling Gateway between Telephone Network and the Internet by Jussi Savola, Lappeenranta University of Technology, Department of Information Technology MSc Thesis 12-OFDM For Wireless multimedia communications-Richard Van Nee & Ramjee Prasad • Trang Web 1- http://www.wimaxforum.org/ 2- http://en.wikipedia.org/wiki/WiMAX GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 114 SVTH : Nguyễn Văn Dũng Trường ĐHGTVT Luận văn tốt nghiệp cao học 3- http://www.intel.com/netcomms/technologies/wimax/ 4- http://www.tmcnet.com/channels/wimax/ 5- http://www.wimaxworld.com/ 6- http://www.wi-fiplanet.com/wimax/ 7- http://www.siemens.ie/carrier/topics/wimax/ 8- http://www.vietnamnet.vn/ 9- http://www.nvmedia.vn/ 10-http://www.tapchibcvt.gov.vn/ GVHD : TS Trần Quốc Thịnh 115 SVTH : Nguyễn Văn Dũng